講座-光學(xué)工程學(xué)科前沿

1、光學(xué)工程學(xué)科動態(tài),劉衛(wèi)國2011年9月28日,內(nèi)容國內(nèi)光學(xué)工程學(xué)科現(xiàn)狀光學(xué)工程學(xué)科的內(nèi)涵光學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的新機遇西安工業(yè)大學(xué)的光學(xué)工程學(xué)科,1、國內(nèi)光學(xué)工程學(xué)科現(xiàn)狀,光學(xué)工程學(xué)科分布浙江大學(xué)、北京理工大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、南京理工大學(xué)、同濟大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、長春理工大學(xué)、華中科技大學(xué)、國防科技大學(xué)、重慶大學(xué)、上海理工大學(xué)、中國兵器科學(xué)研究院、中山大學(xué)、燕山大學(xué)、山東大學(xué)、福建師范大學(xué)、西安交通大學(xué)…共35所

2、西安工業(yè)大學(xué),學(xué)位授予博士：2008：852009：2002010：235碩士：2008：2802009：5302010：1161,2、光學(xué)工程學(xué)科內(nèi)涵,光學(xué)工程學(xué)科內(nèi)涵光學(xué)制造、光電材料、光電探測、信息處理激光與紅外、夜視技術(shù)、短波、太赫茲微納米光學(xué)、光子學(xué)光纖技術(shù)、光通信技術(shù)海洋與空間、環(huán)境與能源、生物光學(xué)技術(shù)瞬態(tài)光學(xué)光度與色度,光學(xué)工程學(xué)科內(nèi)涵二級學(xué)科的整合：光電

3、信息技術(shù)與工程光電子與光子學(xué)技術(shù),光學(xué)的近代發(fā)展與諾貝爾物理獎,諾貝爾物理獎,,1997年,2005年,量子光學(xué)精密測量技術(shù),高錕1933年生于中國上海，人稱“光纖之父”，曾任香港中文大學(xué)校長。博伊爾1924年出生于加拿大阿默斯特，史密斯1930年出生于美國紐約，兩人發(fā)明CCD圖像傳感器時均供職于美國貝爾實驗室。諾貝爾科學(xué)獎通常頒發(fā)給年齡較大的科學(xué)家，因為獲獎成果都經(jīng)過了幾十年的檢驗。,高錕,喬治·史密斯George E.

4、 Smith,威拉德·博伊爾（Willard Boyle）,2009年諾貝爾物理獎獲得者,2005年諾貝爾物理獎獲得者,Roy J. Glauber (1925-)格勞伯Harvard University Cambridge, MA, USA “for his contribution to the quantum theory of optical coherence,John L. Hall (1934-)霍爾

5、University of Colorado, JILA; National Institute of Standards and Technology Boulder, CO, USA,Theodor W. Hansch (1941-) 亨施Max-Planck-Institut für Quantenoptik Garching, Germany; Ludwig-Maximilians-Univ

6、ersit?t Munich, Germany "for their contributions to the development of laser-based precision spectroscopy, including the optical frequency comb technique,2001年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者,2001年諾貝爾物理學(xué)獎由3位物理學(xué)家共享。獲得者為美國科羅拉多大學(xué)的埃里克·

7、;康奈爾（Eric A.Cornell）教授、美國麻省理工學(xué)院的沃爾夫?qū)?#183;克特勒（Wolfgang Ketterle ）教授和美國科羅拉多大學(xué)的卡爾·維曼（Carl E. Wieman）教授，他們的主要研究工作為原子物理領(lǐng)域中的"稀薄堿性原子氣體的玻色愛因斯坦冷凝態(tài)的研究"和"對冷凝物的早期基礎(chǔ)研究工作"。,,,,Eric A.Cornell,Wolfgang Ketterle

8、,Carl E. Wieman,一種新的物質(zhì)狀態(tài): “堿金屬原子稀薄氣體的玻色－愛因斯坦凝聚”。,2000諾貝爾物理學(xué)獎獲得者,,2000年諾貝爾物理學(xué)獎授予三位科學(xué)家，表彰他們在移動電話及半導(dǎo)體研究中獲得突破性進展。他們分別是俄羅斯圣彼得堡約飛物理技術(shù)學(xué)院的若爾斯阿爾費羅夫、美國加利福尼亞大學(xué)的赫伯特克勒默和德州儀器公司的杰克S基爾比。 他們的工作奠定了現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)，特別是他們發(fā)明的快速晶體管、激光二極管和集成電路(芯片)。,,

9、,,若爾斯阿爾費羅夫,基爾比,赫伯特克勒默,1997諾貝爾物理學(xué)獎獲得者,1997年：美國的朱棣文、威廉·菲利普斯和法國的科恩·塔諾季，表彰他們在發(fā)展用激光冷卻和陷俘原子的方法方面所做的貢獻。,,,朱棣文,威廉·菲利普斯,科恩·塔諾季,物理之光（諾貝爾物理獎之光學(xué)）,2009 - Charles K. Kao, Willard S. Boyle, George E. Smith 2005 - R

10、oy J. Glauber, John L. Hall, Theodor W. Hänsch 2001 - Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, Carl E. Wieman 2000 - Zhores I. Alferov, Herbert Kroemer, Jack S. Kilby 1997 - Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji, William

11、 D. Phillips 1994 - Bertram N. Brockhouse, Clifford G. Shull 1989 - Norman F. Ramsey, Hans G. Dehmelt, Wolfgang Paul 1988 - Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger 1986 - Ernst Ruska, Gerd Binnig, Heinric

12、h Rohrer 1981 - Nicolaas Bloembergen, Arthur L. Schawlow, Kai M. Siegbahn 1978 - Pyotr Kapitsa, Arno Penzias, Robert Woodrow Wilson 1974 - Martin Ryle, Antony Hewish 1971 - Dennis Gabor 1966 - Alfred Kastler 1964 -

13、 Charles H. Townes, Nicolay G. Basov, Aleksandr M. Prokhorov 1961 - Robert Hofstadter, Rudolf Mössbauer 1955 - Willis E. Lamb, Polykarp Kusch 1953 - Frits Zernike 1950 - Cecil Powell 1944 - Isidor Isaac Rabi,19

14、37 - Clinton Davisson, George Paget Thomson 1936 - Victor F. Hess, Carl D. Anderson 1930 - Sir Venkata Raman 1929 - Louis de Broglie 1927 - Arthur H. Compton, C.T.R. Wilson 1924 - Manne Siegbahn 1923 - Robert A. Mi

15、llikan 1922 - Niels Bohr 1921 - Albert Einstein 1919 - Johannes Stark 1918 - Max Planck 1917 - Charles Glover Barkla 1915 - William Bragg, Lawrence Bragg 1914 - Max von Laue 1912 - Gustaf Dalén 1911 - Wilhe

16、lm Wien 1908 - Gabriel Lippmann 1907 - Albert A. Michelson 1902 - Hendrik A. Lorentz, Pieter Zeeman 1901 - Wilhelm Conrad Röntgen,獲獎成就：光纖通訊、精細光譜技術(shù)、激光冷卻、中子散射、電子光學(xué)、激光光譜學(xué)、光電子譜技術(shù)、光全息、激光、氫原子光譜、核磁共振、電子衍射、宇宙射線、光散射、電子波動

17、性、光電效應(yīng)、原子光輻射、光譜分裂、X射線衍射、黑體輻射、彩色照相、發(fā)現(xiàn)X射線，等,,40/106!,摘自并補充：“從諾貝爾物理學(xué)獎看光學(xué)的發(fā)展”， 李多，等，《大學(xué)物理》 25，42（2006）,,光科技國家重大需求信息生命科學(xué)光傳感/照明制造業(yè)國防光學(xué)元件/復(fù)雜系統(tǒng)教學(xué)/科研,光與現(xiàn)代生活,,,,,,,,,,,,能源,,材料,,微電子,,生物工程,,醫(yī)療,,環(huán)境保護,,遙感,,計量,,通信,,印刷,,核技術(shù),,生

18、態(tài)環(huán)境,,防災(zāi),,農(nóng)業(yè),,資源保護,,軍事,,信息科學(xué),,,,遙測,,生命科學(xué),,化學(xué)工程,光科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用范圍,,“ We're moving from an electronic world to an optical world ”“ The only technology that can solve the bandwidth problem is photonics. ”,美國“今日物理”專題文章，2001,

19、“我們正從一個電子世界走向光的世界”“解決帶寬問題的唯一技術(shù)是光子學(xué)”,,中國“科學(xué)時報”(2001/4/27)全文翻譯“科學(xué)美國人”專題文章“光的勝利”,,,光刻機：微電子產(chǎn)業(yè)的“心臟”,IC 尺寸,光刻波長,光通信：重要的IT產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,0.8nm 4諧振腔146層,寬帶光網(wǎng)絡(luò)的核心光學(xué)器件：窄帶濾波器,超窄帶“光子門”,,,正常細胞和腫瘤細胞紅外吸收譜的比較,激光清除血管內(nèi)阻塞物,生命與健康領(lǐng)域,,

20、,,內(nèi)窺鏡,激光手術(shù)刀,Laser Assisted In-Situ Keratomileusis,先進制造：原位精密測量,激光加工：切割 焊接,信息顯示領(lǐng)域,www.fudan.edu.cn,,探測方： 對目標的識別從單一波段向微波/紅外/可見光多波段發(fā)展。防探測方： 對目標進行多波段隱身。,紅外遙感：關(guān)系到國家航空/航天安全,,,“勇氣”號火星探測器中，裝有全景照相機和紅外探測微型熱輻射分光計，用于探測火星上的巖石和土壤

21、區(qū)域；末端工具“手臂”之一為顯微鏡成像儀，能以幾百微米的超近距離對火星巖石紋理進行細致觀察，還裝有穆斯堡爾分光計和阿爾法粒子X射線分光計，進一步分析巖石構(gòu)成。這是一臺多功能、智能化光學(xué)成像光譜儀。,深空探測,,嫦娥一號工程,2007年10月24日18時05分 發(fā)射,11月7日正式進入工作軌道,嫦娥一號攜帶的科學(xué)儀器,,2007年11月26日,,全球軍事通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),,,,紅外光子器件不能出口到中國!,,國際上對我國的限制,美國光科技產(chǎn)

22、業(yè)結(jié)構(gòu),2002年500億美元,3、光學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的新機遇——國家工程的實施,極紫外光刻光學(xué)系統(tǒng),高分辨對地觀測成像系統(tǒng),慣性約束核聚變—神光系統(tǒng),慣性約束核聚變—神光系統(tǒng),西安工業(yè)大學(xué)的光學(xué)工程學(xué)科,學(xué)科基地薄膜與光學(xué)制造技術(shù)教育部重點實驗室薄膜與光學(xué)檢測陜西省重點實驗室光學(xué)先進制造技術(shù)陜西省工程技術(shù)中心中白高技術(shù)合作研究中心,主要研究方向：Plasma and thin film technologyOpti

23、cal fabrication and metrologyMicro-optoelectronic systems,2011/09/29,44,微光學(xué)元件制造與應(yīng)用,Plasma and Thin Film Technology,Ion beam assisted evaporationMagnetron sputteringIon beam sputteringFiltered arc plasma depositionPl

24、asma enhanced CVD_ for optics,2011/09/29,45,微光學(xué)元件制造與應(yīng)用,Optical Fabrication and Metrology,Super-smooth opticsMRF, IBF, PACEMicro-opticsMolding, Etching MetrologyPSI, WLI, MTF, Confocal, Laser damage, ultra-low losses

25、, spectroscopic, ellipsometric, nano-indention,2011/09/29,46,微光學(xué)元件制造與應(yīng)用,Micro-Optoelectronic Systems,MOEMSUncooled focal plane IR detector, Optical read-out IR detectorIR imaging systems, Binary optics and systemsMic